Tăng tốc độ phát hiện bệnh trên tôm

Sơ lược về công nghệ nano

Trong bối cảnh hiện nay công nghệ nano là công nghệ mới, hấp dẫn, đầy tiềm năng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong nuôi trồng thủy sản, công nghệ nano được ứng dụng nhiều trong: Cung cấp vắc-xin, cải thiện môi trường nước, tăng hấp thu chất dinh dưỡng.

Các hạt nano được sử dụng đã mang đến một cơ hội to lớn để thiết lập hệ thống cung cấp vắc-xin đạt hiệu quả, mang lại sự ổn định cho các kháng nguyên và hoạt. Việc xác định sớm các triệu chứng của vi-rút gây hội chứng đốm trắng (WSSV) ở tôm có thể đạt được bằng mắt thường, bằng cách sử dụng các đặc tính tán xạ ánh sáng của các hạt nano vàng (GNPs - Gold NanoParticles).

Tuy nhiên, các sinh vật dưới nước do tính dễ bị tổn thương nên chúng có nguy cơ tiếp xúc với độc tính tiềm tàng của các vật liệu này. Do đó, điều quan trọng hàng đầu là phải xem xét các tác động bất lợi và độc hại của vật liệu nano đối với các sinh vật dưới nước.

Các hạt nano vàng hoạt động như thế nào?

Như đã biết WSSV (Bệnh đốm trắng do virus gây bệnh đốm trắng) gây ra thiệt hại tài chính đáng kể và vẫn đang là mối nguy hiểm cho ngành công nghiệp tôm trên toàn thế giới. Vì độ lây lan của bệnh cực nhanh và không có phương pháp điều trị cụ thể và hiệu quả. Do đó việc phát hiện sớm các dấu hiệu của bệnh là phương pháp bảo vệ hiệu quả duy nhất.

Virus gây bệnh đốm trắng. Ảnh: Tép Bạc

- A: Bacillus subtilis trong đốm trắng của tôm (theo Wang et al. 2000).

- B: Vibrio sp phân lập từ tôm sú bệnh đốm trắng(theo Bùi Quang Tề và CTV, 2004).

Kiểm tra bằng mắt, quang phổ điện tử, liệu pháp miễn dịch và sinh học phân tử là những cách tiếp cận hiện nay được sử dụng để xác định WSSV. Phần lớn, các phương pháp phát hiện hiện có là định tính và không thể định lượng được số lượng bản sao của virus hội chứng đốm trắng. Mặc dù PCR định lượng (qPCR - quá trình khuếch đại (sao chép) một đoạn ADN xác định lên hàng trăm nghìn lần, đủ để phân tích) có thể được sử dụng để xác định thống kê, tuy nhiên thiết bị được sử dụng cho phương pháp này rất tốn kém và quy trình phức tạp.

Các hạt nano vàng ngày càng được ứng dụng nhiều hơn trong việc phát triển các cảm biến sinh lý và sinh hóa để phát hiện các phân tử sinh học, các ion và vi rút. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã tạo ra một phương pháp đếm trường tối được đánh dấu bằng hạt nano vàng để phát hiện WSSV. 

Đầu tiên, các kháng thể chống lại vi-rút đã được sử dụng để tương tác với các hạt nano vàng 15 nanomet (nm, 1 nm = 10^-9m). Sau đó, các đầu dò tinh khiết bao gồm các hạt nano vàng đơn phân tán sẽ được xử lý với mẫu virus trong một thời gian ngắn, để tạo ra phức hợp WSSV và các hạt nano vàng. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các hạt nano vàng 15 nm không thể bị phát hiện trong trường tối do sự phân tán ánh sáng kém. Tuy nhiên, mỗi phức hợp của WSSV và các hạt nano vàng giả định như một hình dạng hình elip, có màu vàng và trở nên rực rỡ dưới kính hiển vi trường tối, khiến chúng có thể đếm được bằng mắt thường.

Theo các nhà khoa học, cách tiếp cận này rất đơn giản để thực hiện. Vì thử nghiệm này chỉ yêu cầu trộn các hạt nano vàng với một mẫu vật trong một thời gian ngắn trước khi thả một số dung dịch lên phiến kính để nhận dạng bằng mắt thường bằng kính hiển vi trường tối. Qua đó, cũng có thể cho ra độ chính xác có phần cao hơn và tiết kiệm thời gian, với khả năng phát hiện bệnh xảy ra trong khoảng thời gian là 30 phút (nhanh hơn bốn lần so với sử dụng phương pháp qPCR).